ЛАЗЕРЫ НА КРИСТАЛЛАХ Tm:KLu(WO4)2 и Tm:KY(WO4 )2 В МИКРОЧИП-КОНФИГУРАЦИИ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ

Твердотельные лазеры с диодной накачкой находят все более широкое практическое применение во многих областях человеческой деятельности благодаря их высокой эффективности, компактности и длительному сроку службы. Для использования в качестве излучателей при дистанционном зондировании атмосферы требуются лазеры, излучающие в спектральной области около 2 мкм. Перспективными активными средами, излучающими в этой области, являются материалы, активированные трехвалентными ионами тулия. Среди легируемых ионами тулия материалов по своим характеристикам выделяются кристаллы двойных калий-редкоземельных вольфраматов, которые характеризуются большими величинами поперечных сечений поглощения и стимулированного испускания, незначительным концентрационным тушением люминесценции, отработанными технологиями роста образцов высокого качества. Целью настоящей работы являлось сравнение генерационных характеристик лазеров на основе кристаллов калий-лютециевого и калий-иттриевого вольфраматов, активированных ионами тулия, в непрерывном режиме. Эксперименты проводились при диодной накачке активного элемента в конфигурации микрочип-резонатора. Максимальная мощность лазерного излучения на длине волны 1947 нм получена с кристаллом Tm:KY(WO₄)₂ и составила 1010 мВт при дифференциальной эффективности генерации 51 %. При использовании кристалла Tm:KLu(WO₄)₂ достигнута выходная мощность лазера 910 мВт на длине волны 1968 нм при дифференциальной эффективности 38 %. При установке внутри резонатора призмы в лазере на кристалле Tm:KY(WO₄)₂ реализована перестройка длины волны генерации в спектральном диапазоне шириной свыше 160 нм. 

1. Spectroscopy and diode pumped laser emission in (Lux Gd(1-x))3 Ga5 O12:Tm3+ single crystal / S. Veronesi [et al.] // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2015. – Vol. 48, no. 38. – P. 385302.

2. On the efficiency of Tm-doped 2-μm lasers / K. van Dalfsen [et.al.] // Solid State Lasers XXIV: Technology and Devices, Proc. of SPIE. – 2015. – Vol. 9342. – P. 93421U-1–93421U-6.

3. Diode-pumped microchip Tm:KLu(WO4 )2 laser with more than 3 W of output power / J.M. Serres [et al.] // Optics Letters – 2014. – Vol. 39, no. 14. – P. 4247– 4250.

4. 2 μm laser sources and their possible applications / K. Scholle [et al.] // Frontiers in guided wave optics and optoelectronics / edited by B. Pal. – Croatia : Intech, 2010. – P. 471–500.

5. Laser Coagulation of Tissues by 1.6 μm and 2 μm Laser Radiation / L. Batay [et al.] // Proc. of SPIE. – 2007. – Vol. 6734. – P. 67341M-1–67341M-5.

6. Tm:fiber lasers for remote sensing / N.P. Barnes [et al.] // Optical Materials. – 2009. – Vol. 31. – P. 1061 – 1064.

7. Twenty years of Tm:Ho:YLF and LuLiF laser development for global wind and carbon dioxide active remote sensing / U.N. Singh [et al.] // Optical Materials Express. – 2015. – Vol. 5, no. 4. – P. 827–837.

8. Sorokina, I.T. Crystalline Mid-Infrared Lasers / I.T. Sorokina // Solid-State Mid-Infrared Laser Sources / edited by I.T. Sorokina, K.L. Vodopyanov. – Berlin-Heidelberg : Springer-Verlag, 2003. – P. 255–351.

9. Walsh, B.M. Review of Tm and Ho Materials: Spectroscopy and Lasers / B.M. Walsh // Laser Physics. – 2009. – Vol. 19, no. 4. – P. 855–866.

10. Coherent Laser Radar at 2 μm Using Solid-State Lasers / S.W. Henderson [et al.] // IEEE Transactions on Geoscience and remote sensing. – 1993. – Vol. 31, no. 1. – P. 4–15.

11. Miller, A. Laser sources and Applications / A. Miller, D.M. Finlayson. – CRC Press, 1997. – 492 p.

12. 0.5W efficient continuous wave Tm:KY(WO4 )2 laser / V.E. Kisel [et al.] // Conference on Laser and Electro-Optics CLEO/QELS: Technical Digest, San Francisco, May 16, 2004 / Optical Society of America. – San Francisco, 2004. – CThT61.

13. Crystal growth, crystal field evaluation and spectroscopy for thulium in monoclinic KGd(WO4 )2 and KLu(WO4 )2 laser crystals / M.C. Pujol [et al.] // J. Phys.: Condens. Matter. – 2008. – Vol. 20, no. 34. – P. 345219.

14. Femtosecond Pulses near 2 µm from a Tm:KLuW Laser Mode-Locked by a Single-Walled Carbon Nanotube Saturable Absorber / A. Schmidt [et al.] // Appl. Phys. Express. – 2012. – Vol. 5, no. 9. – P. 092704.

15. Thermal lensing and microchip laser performance of Ng-cut Tm3+:KY(WO4 )2 crystal / M.S. Gaponenko [et al.] // Appl. Phys. B. – 2012. – Vol. 108. – P. 603–607.

16. Gaponenko, M. Microchip Tm:KYW Laser with 2.5 W of Output Power / M. Gaponenko, N. Kuleshov, T. Südmeyer // CLEO: Science and Innovations: Technical Digest, San Jose, May 10–15, 2015 / Optical Society of America. – San Jose, 2015. – SF1F.6.